Comportamiento a fractura y fatiga de cementos óseos reforzados con grafeno.

Abstract

Los cementos óseos, o cementos de polimetilmetacrilato, son uno de los biomateriales más importantes en el campo de la ortopedia ya que tienen un uso muy extendido en la fijación de prótesis al tejido óseo. Sin embargo, en muchos casos estas uniones no presentan una resistencia satisfactoria cuando se prolonga su uso en el tiempo, teniendo que ser reemplazadas, con las consecuencias que esto conlleva. De esta manera, en este estudio, se pretende comprobar si añadiendo distintas cantidades de un nanomaterial de refuerzo como es el grafeno se consiguen mejorar las propiedades mecánicas de fatiga y de fractura, formas comunes de fallo en este tipo de uniones protésicas. Como la mejora de la resistencia en este tipo de materiales compuestos depende en gran medida de la dispersión que tenga el nanomaterial dentro de la matriz poliméricas, se comprobará el efecto que esta tiene mediante el añadido de pequeñas cantidades del 0,1%, 0,05% y 0,025% en peso de grafeno. Por otro lado, como la dispersión puede depender también de tipo de grafeno utilizado, se estudiará el efecto que puede tener la modificación química de este para que tenga una mejor interacción con el polímero. Así, se analizarán los resultados de los ensayos para optimizar la cantidad de agente de refuerzo y el tipo de grafeno utilizado para conseguir los mejores resultados de resistencia a la fractura y a la fatiga.

Bone cements, or polymethylmethacrylate cements, are one of the most important biomaterials in the field of orthopedics as they have a widespread use in fixing prostheses to bone tissue. However, in many cases these joints do not exhibit satisfactory resistance when their use is prolonged over time, having to be replaced, with the consequences that this entails. In this way, this study, is intended to check whether adding different amounts of a reinforcing nanomaterial such as graphene is able to improve the mechanical properties of fatigue and fracture, common forms of failure in this type of prosthetic joints. As the improvement of the strength in this type of composite materials depends on a large extent on the dispersion of the nanomaterial within the polymer matrix, the effect it has by adding small amounts of 0.1%, 0.05% and 0.025 % by weight of graphene is studied. On the other hand, as the dispersion may also depend on the type of graphene used, the effect that chemical modification of the graphene can have will be studied, in case it has a better interaction with the polymer. Thus, the results of the tests will be analyzed to optimize the amount of reinforcement agent and the type of graphene used to achieve the best results of resistance to fracture and fatigue.